(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体からなる基板の上側基板面に、一箇所を分断したループ状の第一の結合部パターンを形成し、この第一の結合部パターンの分断した位置の両端部端子にそれぞれアンテナを接続し、前記基板の裏面側基板面に、第一の結合部パターンに対向する位置に形成されて給電点を有すると共に、一箇所を分断したループ状の第二の結合部パターンを形成した基板型アンテナにおいて、
上記第二の結合部パターンに対向する位置に、一箇所を分断したループ状の少なくとも第三の結合部パターンを形成し、この第三の結合部パターンの分断した位置の両端部端子にそれぞれ他のアンテナを接続し、上記第一の結合部パターンに接続した上記アンテナと、上記第三の結合部パターンに接続した上記他のアンテナとは異なる共振周波数としたことを特徴とする基板型アンテナ。
【請求項２】
上記第一の結合部パターンに接続した上記アンテナと、上記第三の結合部パターンに接続した上記他のアンテナとのうち共振周波数の高い方の上記結合部パターンは、共振周波数の低い方の上記結合パターンよりも対向面積を小さくしたことを特徴とする請求項１に記載の基板型アンテナ。
【請求項３】
上記一方の基板面に形成した第一の結合部パターンと同心的に少なくとも一つの上記第三の結合部パターンを形成したことを特徴とする請求項１に記載の基板型アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄型の基板上に構成した基板型アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の基板型アンテナとして、誘電体からなる基板と、この基板の第一基板面に形成されて一ヶ所で分断されているループ状の第一結合部パターンと、基板の第二の基板面に形成され、一ヶ所で分断されているループ状の第二結合部パターンとを有し、第一結合部パターンおよび第二結合部パターン間を静電容量結合および磁気誘導結合状態を形成した構成が知られている（例えば、特許文献１を参照）。このような構成によれば、従来のような同一平面上に形成した場合とは異なり、基板によるパターン間の静電容量結合および磁気誘導結合状態が大きく改善され、従来に比べて特性に優れた高周波結合器を容易に得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１４２６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の基板型アンテナでは、一つの共振周波数を持つアンテナという考え方しかなかったため、薄型の基板を使用する効果を十分には活用できなかった。
【０００５】
本発明の目的は、簡単な構成で異なる共振周波数を持つ基板型アンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するために、誘電体からなる基板の上側基板面に、一箇所を分断したループ状の第一の結合部パターンを形成し、この第一の結合部パターンの分断した位置の両端部端子にそれぞれアンテナを接続し、前記基板の裏面側基板面に、第一の結合部パターンに対向する位置に形成されて給電点を有すると共に、一箇所を分断したループ状の第二の結合部パターンを形成した基板型アンテナにおいて、上記第二の結合部パターンに対向する位置に、一箇所を分断したループ状の少なくとも第三の結合部パターンを形成し、この第三の結合部パターンの分断した位置の両端部端子にそれぞれ他のアンテナを接続し、上記第一の結合部パターンに接続した上記アンテナと、上記第三の結合部パターンに接続した上記他のアンテナとは異なる共振周波数としたことを特徴とする。
【０００７】
このような構成によれば、見かけ上は簡単な薄い基板型アンテナでありながら、給電点を共用した共振周波数の異なる複数のアンテナを構成することができ、複数の結合があるにも拘わらず、共通にした給電点から、少なくとも第一の結合部パターンに接続したアンテナ単体での利得と、第三の結合部パターンに接続したアンテナ単体での利得とを合成した利得を取り出すことができる。
【０００８】
また本発明は、上述した構成に加えて、上記第一の結合部パターンに接続した上記アンテナと、上記第三の結合部パターンに接続した上記他のアンテナとのうち共振周波数の高い方の上記結合部パターンは、共振周波数の低い方の上記結合パターンよりも対向面積を小さくしたことを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、共振周波数が異なる複数のアンテナを設けていても、高い共振周波数の側でも簡単な構成で特性の良い基板型アンテナを実現することができる。
【００１０】
また本発明は、上述の構成に加えて、上記上側基板面に形成した第一の結合部パターンと同心的に少なくとも一つの上記第三の結合部パターンを形成したことを特徴とする。
【００１１】
このような構成によれば、複数の結合パターンが同心的に結合されることになり、基盤の構成を極めて簡単にしながら共通の給電点から複数の共振周波数を取り出すことがでるようになる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による基板型アンテナによれば、見かけ上は簡単な薄い基板型アンテナでありながら、給電点を共用した共振周波数の異なる複数のアンテナを構成することができ、複数の結合があるにも拘わらず、共通にした給電点から少なくとも第一の結合部パターンに接続したアンテナ単体での利得と、第三の結合部パターンに接続したアンテナ単体での利得とを合成した利得を取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態による基板型アンテナの上側基板面を示す平面図である。
【図２】図１の基板型アンテナの裏面側基板面を示す平面図である。
【図３】図１に示した一方のアンテナの利得特性図である。
【図４】図１に示した他方のアンテナの利得特性図である。
【図５】図３および図４に示したアンテナの合成利得特性図である。
【図６】本発明の他の実施の形態による基板型アンテナの側面図である。
【図７】図６に示した基板型アンテナにおける一方の基板の上側基板面を示す平面図である。
【図８】図７に示した基板の裏面側基板面を示す底面図である。
【図９】図６に示した基板型アンテナにおける他方の基板の裏面側基板面を示す底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１および図２は、本発明の一実施の形態による基板型アンテナの上側基板面および裏面側基板面を示すそれぞれ平面図である。誘電体からなる基板１の上側基板面２には、図１に示したように一箇所を分断したループ状の第一の結合部パターン３を形成し、この第一の結合部パターン３の分断した位置の両端部端子にそれぞれ電路４を介してダイポールのようなアンテナ５が接続されている。この第一の結合部パターン３は、詳細を後述するように裏面側基板面６に形成した第二の結合部パターン７と対向するように形成されている。
【００１６】
また同じ基板１の上側基板面２には、第一の結合部パターン３とほぼ同心的で、かつ、分断された位置を第一の結合部パターン３とほぼ合致させて一箇所を分断したループ状の第三の結合部パターン９と、この第三の結合部パターン９の分断した位置の両端部端子にそれぞれ電路１０を介して第二のダイポールのようなアンテナ１１が接続されている。この第三の結合部パターン９も、詳細を後述するように裏面側基板面６に形成した第二の結合部パターン７と対向するように形成されている。
【００１７】
一方、図２に示すように基板１の裏面側基板面６には、一箇所を分断したループ状の第二の結合部パターン７が形成されており、この第二の結合部パターン７の分断した端部に共通の給電点８が形成されている。ここで、裏面側基板面６側に形成した第二の結合部パターン７は、上側基板面２に形成した第一の結合部パターン３および第三の結合部パターン９よりも幅広で形成されている。
【００１８】
図示の各結合部パターン３，７，９の形状は円環状としているが、それ以外に、楕円形、多角形、これらの組み合わせなどの各種の形状を採用することができる。また、基板１の上側基板面２と裏面側基板面６では多少形状が異なっていても良い。さらには、基板１は一定厚さの平坦な基板としているが、これに限るものではない。
【００１９】
このようにして、図１に示した基板１の上側基板面２に形成した第一の結合部パターン３と、図２に示した基板１の裏面側基板面６に形成した第二の結合部パターン７とが対向配置され、また給電点８を共通にした同じ第二の結合部パターン７と、図１に示した基板１の上側基板面２に形成した第三の結合部パターン９とが対向配置されたことになり、各対向部で静電容量結合および磁気誘導結合が形成されている。これら複数の結合があるにも拘わらず、共通にした給電点８から両アンテナ５，１１の合成した利得を取り出すことができる構成となっている。
【００２０】
このような構成において、アンテナ５の共振周波数と、アンテナ１１の共振周波数とを同一にせず異ならせている。例えば、ここではアンテナ５の共振周波数を低周波の８００ＭＨｚとし、アンテナ１１の共振周波数を高周波の２ＧＨｚにするものとして説明する。このように高い共振周波数のアンテナ１１と低い共振周波数のアンテナ５を共通の第二の結合部パターン７で結合するときは、低い共振周波数では共通の第二の結合部パターン７と第一の結合部パターン３との結合面積を大きくするため、第二の結合部パターン７と第一の結合部パターン３とを上下方向で対向して配置させる。例えば、幅広の第二の結合部パターン７の内側縁に第一の結合部パターン３の内側縁を合致させて対向配置する。
【００２１】
一方、高い共振周波数では低い共振周波数の場合に比べて結合面積を小さくするため、例えば、幅広の第二の結合部パターン７の外側縁に第三の結合部パターン９の外側縁を合致するような形状にする。
【００２２】
このように同心円状に第一の結合部パターン３および第三の結合部パターン９を形成し、内側に位置した第一の結合部パターン３を低い共振周波数用とし、外側に位置した第三の結合部パターン９を高い共振周波数用とすれば、これらの両結合パターン３，９を幅広の第二の結合部パターン７に対して少しずらして配置すると、第一の結合部パターン３は第二の結合部パターン７が幅広のため依然として対向している。これに対して、第三の結合部パターン９は外側であるため、第二の結合部パターン７との対向部の一部が外れて、結合面積を簡単に小さくすることができる。
【００２３】
上述したアンテナ５は、その共振周波数を８００ＭＨｚに設計すると、アンテナ５単体での利得は図３に示した周波数利得特性曲線１９のようになる。また、上述したアンテナ１１は、その共振周波数を２ＧＨｚに設計すると、アンテナ１１単体での利得は図４に示した周波数利得特性曲線２０のようになる。しかし、両アンテナ５，１１の利得を第二の結合部パターン７の給電点８から５０オームの特性インピーダンスで受け取れるように各結合部パターンの大きさなどを設計すると、給電点８からは、アンテナ５単体での利得と、アンテナ１１単体での利得とが合成されて、図５に示した周波数合成利得特性曲線２１で示すような合成利得を受け取ることができるようになる。
【００２４】
つまり、見かけ上は簡単な１枚の薄い基板型アンテナでありながら、給電点８を共用した共振周波数の異なる二組のアンテナ５，１１を構成することができ、給電点８からは図５から分かるように利得のピークが８００ＭＨｚ帯と２ＧＨｚ帯とを示す周波数合成利得特性曲線２１を得ることができる。
【００２５】
このようにして、上述した基板型アンテナによれば、薄型の基板上に構成した特徴を生かしながら、給電点を共用した共振周波数の異なる二組のアンテナを構成することができ、複数の結合があるにも拘わらず、共通にした給電点から第一の結合部パターン３に接続したアンテナ５単体での利得と、第三の結合部パターン９に接続したアンテナ１１単体での利得とを合成した利得を得ることができる。
【００２６】
また、複数の共振周波数を得るに際して、基板１の上側基板面２には、同心的に第一の結合部パターン３及び第三の結合部パターン９を形成しているため、基板１の構成を複雑にすることなく、簡単な構成で複数の共振周波数を共通の給電点８から得ることができる。
【００２７】
図６〜図９は、本発明の他の実施の形態による基板型アンテナを示す側面図である。この実施の形態では、側面図である図６に示すように薄型の誘電体からなる二枚の基板１，１２を用い、両者を積層して接着剤やその他の手段で一体化している。一枚目の基板１の上側基板面２には、平面図である図７に示すようにループ状の第一の結合部パターン３を形成し、この第一の結合部パターン３の分断した位置の両端部端子にそれぞれ電路４を介してダイポールのようなアンテナ５が接続されている。また一枚目の基板１の裏面側基板面６には、図７に示したループ状の第一の結合部パターン３と対向する位置に図８に示したようにループ状の第二の結合部パターン７と給電点８が形成されている。            
これに対して、二枚目の基板１２の上側基板面には結合部パターンが形成されていないが、その裏面側基板面１３には、平面図である図９に示すようにループ状の第三の結合部パターン９を形成し、この第三の結合部パターン９の分断した位置の両端部端子にそれぞれ電路１０を介してダイポールのようなアンテナ１１が接続されている。この第三の結合部パターン９も、図８に示した第二の結合部パターン７と対向する位置に形成されている。
【００２８】
このような基板型アンテナにおいても、図７に示した基板１の上側基板面２に形成した第一の結合部パターン３と、図８に示した基板１の裏面側基板面６に形成した第二の結合部パターン７とが対向配置され、また給電点８を共通にした同じ第二の結合部パターン７と、図９に示した基板１２の裏面側基板面１３に形成した第三の結合部パターン９とが対向配置されたことになり、各対向部で静電容量結合および磁気誘導結合が形成される。
【００２９】
従って、先の実施の形態の場合と同様に、薄型の基板１，１２の組合せであるにも拘わらず、複数の結合部を形成しながら、共通にした給電点８から両アンテナ５，１１の合成した利得を取り出すことができる構成となっている。
【００３０】
例えば、アンテナ５は、その共振周波数を８００ＭＨｚに設計し、またアンテナ１１は、その共振周波数を２ＧＨｚに設計し、両アンテナ５，１１の利得を第二の結合部パターン７の給電点８から５０オームの特性インピーダンスで受け取れるように各結合部パターンの大きさなどを設計すると、給電点８からは、アンテナ５単体での利得と、アンテナ１１単体での利得とが合成されて、図５に示した周波数合成利得曲線２１を得ることができる。
【００３１】
本実施の形態でも、二枚の基板１，１２を用いているが、薄型の特徴を生かして両者を積層して結合し見かけ上は１枚の薄い基板型アンテナでありながら、給電点８を共用した共振周波数の異なる二組のアンテナ５，１１を構成することができ、共通の給電点８からは、例えば、先の実施の形態の場合と同様に図５に示すような利得のピークが異なる合成利得を得ることができる。
【００３２】
尚、アンテナ５の共振周波数を８００ＭＨｚとし、アンテナ１１の共振周波数を２ＧＨｚとして説明したが、これに限らず共振周波数の異なる他の組合せとしても良い。また、上述した実施の形態では、二つの共振周波数帯域を共通の給電点８から取り出す場合を説明したが、これに限らず、給電点を共通にして更に多くの共振周波数帯域を取り出すことができる。例えば、図７に示した上側基板面２を図１に示した二重の結合部パターン３，９とアンテナ５，１１の構成に置き換えれば、合計して３つの共振周波数帯域を取り出すことができ、また、図７及び図９に示した上側および下側基板面２，１３の構成を共に図１に示した二重の結合部パターン３，９とアンテナ５，１１の構成に置き換えれば、合計して４つの異なる共振周波数帯域を取り出すことができる。しかも、同心状に形成する結合部パターンは二重構成に限らず三重構成にすれば更に多くの共振周波数を取り出すこともできる。
【００３３】
いずれの場合も、複数の共振周波数を得るに際して、薄型基板の一つの基板面には同心的に複数の結合部パターンを形成することによって、基板の構成を複雑にすることなく、簡単な構成で複数の共振周波数を共通の給電点８から得ることができる。
【符号の説明】
【００３４】
１    基板
２    上側基板面
３    結合部パターン
４    電路
５    アンテナ
６    裏面側基板面
７    結合部パターン
８    給電点
９    結合部パターン
１０  電路
１１  アンテナ
１２  基板
１３  裏面側基板面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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